人體紅外報警器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文終稿

PAGEPAGE16PAGEPAGE17畢業(yè)設(shè)計說明書題目：人體紅外報警器產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計方案設(shè)計√類型：學生姓名：學號：學院：電子信息工程學院專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班級：學校指導教師：企業(yè)指導教師：2016年4月30日摘要由于時代的不斷進步，人們對自己所處的環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居方面，不得不時刻留意那些不法分子。因此我想設(shè)計以熱釋電紅外傳感器作為檢測儀，并進行報警的系統(tǒng)的設(shè)計。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，然后當開關(guān)感應(yīng)到時，傳感器就會探測到人體紅外光譜的變化。該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分，硬件部分由紅外探頭模塊、單片機控制模塊、報警模塊、LED控制模塊部分構(gòu)成，使用單片機STC89C52處理器，并且用C語言編寫程序。關(guān)鍵詞：熱釋電紅外傳感器；電荷；紅外光譜；單片機目錄TOC\o"1-3"\h\u245381.緒論 4195302.設(shè)計任務(wù)分析 4254263.技術(shù)方案設(shè)計 41643.1系統(tǒng)設(shè)計簡介 4233273.2硬件電路設(shè)計簡介 5264453.2.1紅外感應(yīng)模塊 559074.單片機部分 7218244.1STC89C52單片機簡介 748414.1.1單片機最小系統(tǒng) 739214.1.2按鍵控制電路模塊 8246084.1.3指示燈和報警電路模塊 8105165.軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 9132485.1主程序工作流程圖 9235685.2程序編寫與調(diào)試 10244075.2.1Keil編譯器軟件簡介 1085306.結(jié)論 1130369參考文獻 1226850致謝 1314835附錄一：總原理圖設(shè)計 1426401附錄二：程序源代碼 141、緒論如今我們的生活越來越智能化，然而不法分子也越來越聰明，為了防止我們不在家時，家里被偷竊的事件，因此想設(shè)計一種設(shè)計一種價格實惠，但可靠性、智能化都不錯的報警系統(tǒng)。由于想到紅外線是不可見光，并且隱蔽性能好，因此本設(shè)計以紅外光作為檢測來設(shè)計產(chǎn)品。本設(shè)計的電路包括硬件和軟件兩個部分。硬件部分包括紅外感應(yīng)電路與單片機控制電路；軟件主要是程序通過編寫程序來控制電路。2、設(shè)計任務(wù)分析2.1產(chǎn)品設(shè)計組成本設(shè)計分別包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為電源模塊、傳感器模塊、單片機控制電路模塊。2.2單片機模塊單片機控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報警電路等子模塊組成。2.3產(chǎn)品的功能當人員外出時，設(shè)置報警系統(tǒng)處于外出布防狀態(tài)，此時探測器工作起來,如有不法分子闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，紅外熱釋電模塊將送出TTL電平至STC89C52單片機，單片機處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使蜂鳴器鳴叫。3、技術(shù)方案設(shè)計3.1系統(tǒng)設(shè)計簡介整個系統(tǒng)電路可劃分為：電源模塊、傳感器模塊、單片機控制電路模塊，而單片機控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報警電路等子模塊組成。主要工作由熱釋電紅外感應(yīng)器完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過單片機功能設(shè)定到達報警模塊這一過程。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元。3.2硬件電路設(shè)計簡介硬件電路主要是由：紅外感應(yīng)電路、STC89C52單片機控制電路、報警系統(tǒng)電路三大部分組成。電路總框圖如下圖所示：電源開關(guān)電源開關(guān)電源STC89C52單片機復(fù)位電路LED指示燈報警電路按鍵控制圖3.1總體設(shè)計框圖3.2.1紅外感應(yīng)模塊根據(jù)人體輻射的紅外線波長，紅外感應(yīng)能夠檢測體輻射的紅外線，并且去除其它的光波。它含有一個信息采集部分，功能特點有以下幾點：1.光敏控制（可選擇，出廠時未設(shè)）可設(shè)置光敏控制，白天或光線強時不感應(yīng)。2.全自動感應(yīng):人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。3.溫度補償(可選擇，出廠時未設(shè))：在夏天當環(huán)境溫度升高至30～32℃，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。4.兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇）a、不可重復(fù)觸發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；b、可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時間的起始點)。信號采集處理模塊如下圖所示：圖3.2信號采集模塊圖3.2信號采集模塊3.2.2電源模塊該系統(tǒng)電壓接近為5v。3.2.3熱釋電傳感器熱釋電紅外傳感器(簡稱PIR)是一種可靜態(tài)探測人體的紅外新型高靈敏度探測元件。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。由于菲涅耳透鏡片相當于把若干個直徑不等的環(huán)狀透鏡套在一起，光路原理與傳統(tǒng)透鏡相同，所以具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。圖一為熱釋電傳感器，圖二為菲涅耳透鏡，如下圖所示:圖3.4菲涅耳透鏡圖3.3熱釋感應(yīng)傳感器圖3.4菲涅耳透鏡 4、單片機部分4.1STC89C52單片機簡介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀儲存器。STC89C52的功能有以下兩點：1.8k字節(jié)儲存器，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。2.支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。4.1.1單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)分別由STC89C52單片機、時鐘電路、復(fù)位電路組成。STC89C52單片機的工作電壓范圍為4V-5.5V,但一般輸入5V直流電源。單片機中的20腳VSS是接地，40腳VCC接+5V電源。時鐘電路(振蕩電路)是產(chǎn)生象時鐘一樣準確的振蕩電路。復(fù)位電路的工作原理為當VCC上電時，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位；幾個毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復(fù)位。幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。單片機最小系統(tǒng)如下圖所示：圖4.1單片機最小系統(tǒng)圖4.1單片機最小系統(tǒng)4.1.2按鍵控制電路模塊本電路的設(shè)計就是為了控制電路中布防和緊急狀態(tài)下不同的工作形式，當按下布防按鍵后，30秒后進入監(jiān)控狀態(tài)，當人員靠近時，熱釋紅外感應(yīng)到信號，傳回給單片機，單片機馬上進行報警。如有特殊緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。如下圖所示。圖4.2按鍵部分4.1.3指示燈和報警電路模塊當報警器按鈕S1按下時揚聲器報警，報警指示燈亮，揚聲器用1KHZ信號響100ms，500HZ信號響200ms交替進行聲響報警。當按鈕S2按下，解除報警，報警指示燈滅。圖4.3指示燈和報警電路5、軟件的程序?qū)崿F(xiàn)5.1主程序工作流程圖根據(jù)上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可到系統(tǒng)主程序工作流程圖，如下圖所示：開始開始布防按鍵按下倒計時結(jié)束15秒倒計時開始檢測到有無信號蜂鳴器報警，發(fā)光二級管閃爍緊急按鍵按下YYN蜂鳴器報警結(jié)束圖5.1主程序工作流程圖5.2程序編寫與調(diào)試5.2.1Keil編譯器軟件簡介KeilC51是兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具。6、結(jié)論我此次設(shè)計的作品主要是以STC89C52單片機為處理器核心構(gòu)成的人體紅外報警器。它可以感應(yīng)出人體發(fā)出的紅外輻射光譜，并將紅外光譜轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，還可以抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾。平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機單片機輸出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警。在硬件調(diào)試及調(diào)試中有遇到很多問題，第一次把所有的元件都焊上去后，都準備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負電源的插針離得太近了，不容易接電源，本不該犯的錯誤，這些都是由于自己的粗心大意造成的，所以說，做任何事情都必需經(jīng)過“三思而后行”，來不得半點的馬虎，否則浪費了時間和精力。該報警器的最大特點是使用戶能夠操作的操作，而且安裝方便、可靠性強、智能性高。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，自己也學習到了很多以前沒有沒有經(jīng)歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考能力，進一步提高了自己在實際設(shè)計過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進一步學習和發(fā)展。參考文獻[1]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[2]雍楊等.電路設(shè)計教程[3]熊如貴.串口通信感應(yīng)裝置.電子制作致謝在本次畢業(yè)設(shè)計中，我在指導老師的熱心指導下學到了很多有用的知識。老師自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進程和進度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。還不斷向我傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。在這里非常感謝張艷陽老師的指導和幫助，并致以誠摯的謝意！同時，身邊的同學給了我許多的幫助。在此，我向身邊關(guān)心我的同學致以誠摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導和老師也給了我們必要的指導，我也向系和年級的領(lǐng)導們表示衷心的感謝！最后感謝學院對我這幾年的培養(yǎng)。附錄一：總原理圖設(shè)計附錄二：程序源代碼#include<reg52.h> //調(diào)用單片機頭文件#defineucharunsignedchar//無符號字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無符號整型宏定義 變量范圍0~65535#definekey_ioP1ucharkey_can;//紅外熱釋電平時為0有輸出為1sbitbeep=P2^3; //蜂鳴器定義sbitred=P2^2; //紅色發(fā)光二極管定義sbitgreen=P2^1; //綠色發(fā)光二極管定義sbityellow=P2^0; //黃色發(fā)光二極管定義sbithw=P1^3; //紅外熱釋傳感器定義bitflag_300ms=0;/****************獨立按鍵處理函數(shù)************************/voidkey(){staticucharkey_new=0,key_old=0,key_value=0;if(key_new==0) //按鍵松開{if((key_io&0x07)==0x07)key_value++;elsekey_value=0;if(key_value>=5) //按鍵松開松手檢測{key_value=0;key_new=1; //按鍵松開后進入等待按鍵狀態(tài)}}else{if((key_io&0x07)!=0x07) //按鍵按下key_value++;elsekey_value=0;if(key_value>=5) //按鍵按下消抖{key_value=0;key_new=0; //按鍵松開后進入等待松開按鍵狀態(tài)}}key_can=20;if((key_new==0)&&(key_old==1)){switch(key_io&0x07){case0x06:key_can=1;break; //得到按鍵值case0x05:key_can=2;break; //得到按鍵值case0x03:key_can=3;break; //得到按鍵值}}key_old=key_new;}/*************定時器0初始化程序***************/voidtime_init(){EA=1; //開總中斷TMOD=0X01; //定時器0工作方式1ET0=1; //開定時器0中斷TR0=1; //允許定時器0定時}ucharflag_alarm;//報警標志位ucharflag_bufang;//布防標志位ucharflag_bufang_en;//布防標志位使能uintflag_value;//用做定時器的變量/******************紅外報警處理**********************/voidhongwai_dis(){if(flag_alarm==1) //報警{red=~red; //紅燈報警beep=~beep; //蜂鳴器報警}if(flag_bufang_en==1)//準備開始布防{green=~green; //綠燈閃}if(flag_bufang==1)//確認布防{green=0;//如果延時布防成功綠燈長亮if(hw==1) //紅外有輸出{flag_alarm=1;}}}/******************對應(yīng)不同按鍵處理******